JP4584864B2 - ベルト駆動装置，画像形成装置，ベルト駆動方法，およびプログラム - Google Patents

Description

この発明は、ベルトの周方向に沿って形成されたスケールの目盛を検知するセンサの出力信号に基づいてモータをフィードバック制御して上記ベルトを駆動するベルト駆動装置、そのベルト駆動装置を備えたカラープリンタやカラー複写機等の画像形成装置、上記ベルト駆動装置におけるベルト駆動方法、および上記ベルト駆動装置を制御するコンピュータに必要な機能を実現させるためのプログラムに関する。

従来、例えば画像形成装置の中間転写ベルトを駆動するベルト駆動装置においては、所定間隔で配置された複数の目盛を有するシール状のスケールシールを、ベルト周方向に沿ってベルト表面の側端付近に貼り付け、そのスケールシールの各目盛をセンサ（反射型フォトセンサ）により検知する。各目盛の検出に応じてセンサから出力される出力パルスに基づいてベルトの速度を検出し、更にその速度検出結果に基づいて、中間転写ベルトを駆動するベルト駆動モータをフィードバック制御する。このフィードバック制御により、中間転写ベルトが理想的な速度（等速）で走行するように構成されている。

上記制御動作の結果、図１０および図１１にそれぞれ示すように複数の感光体９１Ｙ，９１Ｃ，９１Ｍ，９１Ｋを有するタンデム型のカラー画像形成装置であっても、シート搬送ベルトや中間転写ベルトの速度変動を防止することができ、色ずれを極力抑えることが可能となる。

しかしなから、上述したようなシール状のスケールシールを中間転写ベルトの周方向に沿って一周に亘って貼り付けた場合、中間転写ベルト長の偏差などにより、スケールシールの先端と後端との間に継目ができてしまうことは避けられない。センサがその継目箇所を検知した場合、センサの検知パルスは、図１２に示すように継目以外の場所における検知パルス（図１３の等速時のパルス参照）に比べて、パルス間隔が広くなってしまう。

このように間隔が広まった検知パルスを使用してフィードバック制御を行った場合、パルス間隔が広くなったことを検出した制御系は、実際にはベルト速度が遅くなったわけではないにもかかわらずベルト速度が遅くなったと判断してしまう。この結果、ベルト速度を速めるようにフィードバック制御が実行され、特にベルト駆動モータの起動時には、モータが正常に起動しない等の不具合が発生する恐れがある。

従来のベルト駆動装置において、例えば特許文献１では、スケールセンサがスケールの継目を読み取るタイミングに先立って無端ベルト上に設けられたホームマークを検出するホームセンサを設ける。このホームセンサがホームマークを検出すると、第１スケールセンサを有する第１の速度制御装置による制御を無効にし、第２スケールセンサを有する第２速度制御装置に制御を移して、この第２速度制御装置により無端ベルトの表面速度を制御する。

また特許文献２では、スケールを読み取るセンサの出力信号に変化が無い場合には、センサが読み取っている位置がスケールの継目であると判断し、その直前の中間転写ベルトの速度を維持するようにベルトを駆動する。
特開２００４−１９１８４５号公報 特開２００４−１９８６２４号公報

特許文献１に記載の画像形成装置では、第１速度制御装置と第２速度制御装置とに加え、更にホームマークとホームセンサとを設ける必要がある。また、ベルト駆動モータの起動時には、負荷側の個々の特性を考慮しながらベルト駆動モータの速度を複雑に制御して、目標速度に到達するまで速度を上昇させていく必要があるが、その途中でホームマークの検出に応答して第１速度制御装置から第２速度制御装置に制御を切り換えると、第１センサの出力信号と第２センサの出力信号とで位相が異なるため、フィードバック信号（センサ信号）が急に変化してしまう。モータは一般に、起動してから目標速度に到達するまでの期間において最も大きなトルクを必要とするために、この期間途中でフィードバック信号（センサ信号）が急に変化すると、モータの動作が変化に対応できず、ベルト駆動モータが脱調したり停止したりする等の誤動作が発生する。

特許文献２に記載の画像形成装置では、スケールを読み取るセンサの出力信号に変化が無い場合にセンサが読み取っている位置がスケールの継目であると判断し、その直前の中間転写ベルトの速度を維持するようにベルト駆動すると、継目の位置では速度が一定に保たれ変化しないことになる。ベルト駆動モータの速度を目標速度まで上昇させている期間において、このような制御をすることは好ましくない。

本発明は、ベルトのスケールに継目があった場合でも、ベルト駆動モータが目標速度に到達するまで速度を上昇させている期間中に、ベルト駆動モータの脱調や停止等の誤動作を防止することを目的とする。

感光体に形成された画像が１次転写ローラの位置で転写される中間転写ベルトを駆動する駆動モータをフィードバック信号に基づいてフィードバック制御して前記中間転写ベルトを駆動するベルト駆動装置において、前記中間転写ベルト上の画像をシートに転写するための前記中間転写ベルトと接触する２次転写ローラと、前記２次転写ローラを駆動する２次転写モータと、前記中間転写ベルトの周方向に沿って形成されたスケールの目盛を検知する第１センサと、該目盛以外の前記中間転写ベルトの駆動に連動する被検知物を検知する第２センサと、前記駆動モータを起動してから規定時間が経過するまでの間は前記第２センサの出力信号を前記フィードバック信号として選択して前記フィードバック制御を実行し、該規定時間が経過した後は前記第１センサの出力信号を前記フィードバック信号として選択して前記フィードバック制御を実行するように、前記第１センサの出力信号と前記第２センサの出力信号とを切り換えるセンサ切換手段とを設け、前記規定時間は前記駆動モータを起動してから前記２次転写ローラの立ち上がりに要する時間であることを特徴とする。

また画像形成装置は、感光体に形成された画像が１次転写ローラの位置で転写される中間転写ベルトを駆動する駆動モータと、前記中間転写ベルト上の画像をシートに転写するための前記中間転写ベルトと接触する２次転写ローラと、前記２次転写ローラを駆動する２次転写モータと、該駆動モータをフィードバック信号に基づいてフィードバック制御するコントローラと、前記中間転写ベルトの周方向に沿って形成されたスケールの目盛を検知する第１センサと、該目盛以外の前記中間転写ベルトの駆動に連動する被検知物を検知する第２センサと、前記駆動モータを起動してから規定時間が経過するまでの間は前記第２センサの出力信号を前記フィードバック信号として選択して前記フィードバック制御を実行させ、該規定時間が経過した後は前記第１センサの出力信号を前記フィードバック信号として選択して前記フィードバック制御を実行させるように、前記第１センサの出力信号と前記第２センサの出力信号とを切り換えるセンサ切換手段を含み、前記規定時間は前記駆動モータを起動してから前記２次転写ローラの立ち上がりに要する時間であることを特徴とする。

感光体に形成された画像が１次転写ローラの位置で転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルト上の画像をシートに転写するための前記中間転写ベルトと接触する２次転写ローラと、前記２次転写ローラを駆動する２次転写モータとを含む画像形成装置で、前記中間転写ベルトを駆動する駆動モータをフィードバック制御して前記中間転写ベルトを駆動するベルト駆動方法において、前記駆動モータを起動してから規定時間が経過した後は前記中間転写ベルトの周方向に沿って形成されたスケールの目盛を検知する第１センサの出力信号に基づいて前記フィードバック制御を実行し、前記駆動モータを起動してから該規定時間が経過するまでの間は該目盛以外の前記中間転写ベルトの駆動に連動する被検知物を検知する第２センサの出力信号に基づいて前記フィードバック制御を実行する各段階を含み、前記規定時間は前記駆動モータを起動してから前記２次転写ローラの立ち上がりに要する時間であることを特徴とする。

また本発明によるプログラムは、感光体に形成された画像が１次転写ローラの位置で転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルト上の画像をシートに転写するための前記中間転写ベルトと接触する２次転写ローラと、前記２次転写ローラを駆動する２次転写モータとを含む画像形成装置で、前記中間転写ベルトを駆動する駆動モータをフィードバック制御して前記中間転写ベルトを駆動するベルト駆動装置を制御するコンピュータに、前記駆動モータを起動してから規定時間が経過した後は前記中間転写ベルトの周方向に沿って形成されたスケールの目盛を検知する第１センサの出力信号に基づいて前記フィードバック制御を実行させ、前記駆動モータを起動してから該規定時間が経過するまでの間は該目盛以外の前記中間転写ベルトの駆動に連動する被検知物を検知する第２センサの出力信号に基づいて前記フィードバック制御を実行させ、前記規定時間は前記駆動モータを起動してから前記２次転写ローラの立ち上がりに要する時間であることを特徴とする。

本発明によるベルト駆動装置は、ベルト駆動モータを起動してから所定の条件が満たされるまでの間（例えば規定時間が経過するまで）はベルトのスケールの目盛以外のベルトの駆動に連動する被検知物を検知するセンサの出力信号をベルト駆動モータのフィードバック制御に使用し、その所定の条件が満たされた後（例えば規定時間が経過した後）はベルトのスケールの目盛を検知するセンサの出力信号をベルト駆動モータのフィードバック制御に使用する。従って、ベルトのスケールに継目があっても、ベルト駆動モータの立ち上がり時に、そのベルト駆動モータの脱調や停止等の誤動作を防止することができる。本発明による画像形成装置は、上記ベルト駆動装置を備えることにより、高品質の画像を確実に生成することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。

図１は本発明の一実施例である画像形成装置のベルト駆動装置を示す概略図、図２は画像形成装置の全体構成の一例を示す図、図３は図１のベルト駆動装置の中間転写ベルト上に設けた目盛とそれを検知する第１センサを示す平面図である。

図２にカラー画像形成装置の一例として示したカラー複写機は、イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），ブラック（Ｋ）の４つのドラム状の感光体４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｋ（以下、特定しない場合には単に感光体４０と呼ぶ）と、その各感光体４０に形成された画像がそれぞれローラ状の１次転写装置６２が設けられた各１次転写位置で転写される中間転写ベルト１０とを備えたタンデム型の画像形成装置である。

このカラー複写機のベルト駆動装置には、例えば図３に示すように、中間転写ベルト１０の表面の周方向に多数の目盛５ａからなるスケール５（図1には一部のみ簡略化して図示している）を、全周に亘って例えば貼着により設けてある。このスケール５の開始端部（先端部）１１ａと終了端部（後端部）１１ｂとの間には、継目１１が存在する。なお、貼着により設けたスケール５は、スケールシールともいう。

スケールシール５の目盛５ａを第１センサ６Ａにより検知し、第１センサ６Ａの出力値を、制御部である図１に示したモータ制御装置７０に供給する。モータ制御装置７０は、上記出力値を基に、中間転写ベルト１０を等速移動させるようにフィードバック制御を行う。

フィードバック制御においては、スケールシール５の目盛５ａを第１センサ６Ａで読み取る（検知する）ことにより中間転写ベルト１０の実際の速度を計算し、その実際の速度に応じて中間転写ベルト１０の速度（以下、単にベルト速度ともいう）を目標速度に補正するように制御する。

またこのフィードバック制御においては、第１センサ６Ａに加え、第２センサ６Ｂ（図４参照）も使用する。第１センサ６Ａは、スケールシール５の目盛５ａを読み取るスケールセンサである。第２センサ６Ｂは、駆動ローラ９の回転軸に取り付けられたエンコーダに備えたセンサであり、回転ディスクに形成された目盛を光学的に読み取る。

なお、スケール５を中間転写ベルト１０の裏面に設けてもよい。また、スケール５の目盛５ａは、多数のマークの代わりに、多数のスリットや透孔などによって形成したものであっても構わない。但し、第１センサ６Ａは、使用する目盛５ａの構成に合わせたものを使用する必要がある。例えば、目盛５ａを多数のマークによって形成した場合には光反射型センサを使用し、目盛５ａを多数のスリット又は透孔によって形成した場合には光透過型センサを使用する必要がある。

図４は、駆動ローラ９に取り付けられたエンコーダに備えている回転ディスクの構成例を示す図である。

回転ディスク８１は、円盤状に多数の目盛８ａ（図４には一部のみ示している）を書き込んだスケールシール８を貼着により設けている。このスケールシール８の目盛８ａを第２センサ６Ｂにより検知し、第２センサ６Ｂの出力値を、制御部である図１に示したモータ制御装置７０に供給する。第２センサ６Ｂの構成は第１センサ６Ａと同様の構成でよい。また、回転ディスク８１には挿入穴８ｂが形成されており、挿入穴８ｂに駆動ローラ９の回転軸が挿入されるように構成されている。

なお図４に示す回転ディスク８１は、駆動ローラ９に取り付けられたものに限る必要はない。後述するように、回転ディスク８１を備えたエンコーダ８０をベルト駆動モータ７の回転軸に取り付ける構成であってもよいし、或いはまた中間転写ベルト１０の動きに連動した他のローラ（例えば図１の従動ローラ１５や１６）に回転ディスク８１を備えたエンコーダ８０を取り付ける構成であってもよい。

図５は、第１センサ６Ａの構成及び動作の一例について説明するための図である。第１センサ６Ａは、図５に示すように、例えば一対の発光素子６ａと受光素子６ｂを備えた反射型光学センサである。発光素子６ａからスケールシール５に向けて照射した光の反射光を受光素子６ｂで受光し、スケールシール５の目盛５ａと目盛以外の部分５ｂとで異なる反射光量を検出する。第１センサ６Ａはスケールシール５の目盛５ａと目盛以外の部分５ｂとで異なる反射率の違いにより、ＨｉｇｈとＬｏｗの２値の信号を出力する。

例えば第１センサ６Ａにおいて、受光素子６ｂが所定光量以上の光を受光するとＨｉｇｈ信号を出力する構成であるとする。この場合、スケールシール５の目盛５ａの反射率が目盛以外の部分５ｂよりも高くなるように形成されているとすると、第１センサ６Ａから出力される信号において、図５のｔで示す範囲の出力が、目盛５ａを第１センサ６Ａにより検知している期間の出力となる。

したがって、中間転写ベルト１０が回動するに伴い、第１センサ６Ａの検出範囲を通過する目盛５ａの有無により、第１センサ６Ａの出力がＨｉｇｈ及びＬｏｗを図示のように繰り返す。その信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化した時点から次のＬｏｗからＨｉｇｈに変化するまでの時間Ｔを求めることにより、中間転写ベルト１０の表面の移動速度（ベルト速度）を計算することができる。

なお、これはあくまで中間転写ベルト１０のベルト速度を検出する方法の一例に過ぎず、本発明はこの構成に限定されるものではない。中間転写ベルト１０に形成したスケールの目盛を読み取ることにより、ベルトの移動速度を計算することができる構成であれば、センサやスケールの種類はどのようなものであってもよいし、速度計算方法（検出方法）もどのような方法であってもよい。

また、第２センサ６Ｂは第１センサ６Ａと同様な構成であってよい。第２センサ６Ｂにより、回転ディスク８１のスケールシール８の目盛８ａを第１センサ６Ａと同様に読み取り、回転ディスク８１の回転速度から中間転写ベルト１０の表面の移動速度を計算することが可能である。

本発明のベルト駆動装置では、ベルト駆動モータ７を起動してから規定時間が経過するまでは第２センサ６Ｂの出力信号をベルト駆動モータ７のフィードバック制御に使用し、規定時間が経過した後は第１センサ６Ａの出力信号をベルト駆動モータ７のフィードバック制御に使用する。このようにセンサ出力を切り換えるセンサ切換手段が、例えばモータ制御装置７０内に設けられている。

図２に示したカラー複写機は、給紙テーブル２上に複写機本体１を載置している。その複写機本体１の上にはスキャナ３を取り付けると共に、その上に原稿自動給送装置（ＡＤＦ）４を取り付けている。

複写機本体１内には、その略中央に無端ベルト状の中間転写ベルト１０を有する転写装置２０を設けており、中間転写ベルト１０は駆動ローラ９と２つの従動ローラ１５，１６の間に張架されて図２で時計回り方向に回動するようになっている。また、この中間転写ベルト１０は、従動ローラ１５の左方に設けられているクリーニング装置１７により、その表面に画像転写後に残留する残留トナーが除去されるようになっている。

その中間転写ベルト１０の駆動ローラ９と従動ローラ１５の間に架け渡された直線部分の上方には、その中間転写ベルト１０の移動方向に沿って、上述した４個の各感光体４０を、それぞれ図２で反時計回り方向に回転可能に設けている。そして、その各感光体４０上に形成された各画像（トナー画像）が、中間転写ベルト１０上に直接重ね合わせ状態に順次転写されていくようになっている。

そのドラム状の各感光体４０の回りには、帯電装置６０、現像装置６１、１次転写装置６２、感光体クリーニング装置６３、除電装置６４をそれぞれ設けている。そして、その感光体４０の上方に、露光装置２１を設けている。

一方、中間転写ベルト１０の下側には、その中間転写ベルト１０上の画像を記録材であるシートＰに転写する転写部となる２次転写装置２２を設けている。その２次転写装置２２は、２つのローラ２３，２３間に無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡したものであり、その２次転写ベルト２４が中間転写ベルト１０を介して従動ローラ１６に押し当たるようになっている。この２次転写装置２２は、２次転写ベルト２４と中間転写ベルト１０との間に送り込まれるシートＰに、中間転写ベルト１０上のトナー画像を一括転写する。

その２次転写装置２２のシート搬送方向下流側には、シートＰ上のトナー画像を定着する定着装置２５があり、そこでは無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７が押し当てられている。

なお、２次転写装置２２は、画像転写後のシートを定着装置２５へ搬送する機能も果たす。また、この２次転写装置２２は、転写ローラや非接触のチャージャを使用した転写装置であってもよい。

その２次転写装置２２の下側には、シートの両面に画像を形成する際にシートを反転させるシート反転装置２８を設けている。

このカラー複写機は、カラーのコピーをとるときは、原稿自動給送装置４の原稿台３０上に原稿をセットする。また、手動で原稿をセットする場合には、原稿自動給送装置４を開いてスキャナ３のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動給送装置４を閉じてそれを押える。

そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動給送装置４に原稿をセットしたときは、その原稿がコンタクトガラス３２上に給送される。また、手動で原稿をコンタクトガラス３２上にセットしたときは、直ちにスキャナ３が駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４が走行を開始する。そして、第１走行体３３の光源から光が原稿に向けて照射され、その原稿面からの反射光が第２走行体３４に向かうと共に、その光が第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入射して、原稿の内容が読み取られる。

また、上述したスタートスイッチの押下により、中間転写ベルト１０が回動を開始する。さらに、それと同時に各感光体４０（４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｋ）が回転を開始して、その各感光体１０上にイエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），ブラック（Ｋ）の各単色画像を形成する動作を開始する。そして、その各感光体１０上に形成された各色の画像は、図２で時計回り方向に回動する中間転写ベルト１０上に重ね合わせ状態に順次転写されていき、そこにフルカラーの合成カラー画像が形成される。

一方、上述したスタートスイッチの押下により、給紙テーブル２内の選択された給紙段の給紙ローラ４２が回転し、ペーパーバンク４３の中の選択された１つの給紙カセット４４からシートＰが繰り出され、それが分離ローラ４５により１枚に分離されて給紙路４６に搬送される。

そのシートＰは、搬送ローラ４７により複写機本体１内の給紙路４８に搬送され、レジストローラ４９に突き当たって一旦停止する。

また、手差し給紙の場合には、手差しトレイ５１上にセットされたシートＰが給紙ローラ５０の回転により繰り出され、それが分離ローラ５２により１枚に分離されて手差し給紙路５３に搬送され、レジストローラ４９に突き当たって一旦停止状態になる。

そのレジストローラ４９は、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像に合わせた正確なタイミングで回転を開始し、一旦停止状態にあったシートＰを中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に送り込む。そして、そのシートＰ上に２次転写装置２２でカラー画像が転写される。

その画像が転写されたシートＰは、搬送装置としての機能も有する２次転写装置２２により定着装置２５へ搬送され、そこで熱と加圧力が加えられることにより転写画像が定着される。その後、そのシートＰは、切換爪５５により排出側に案内され、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出されてそこにスタックされる。

また、両面コピーモードが選択されているときには、片面に画像を形成したシートＰを切換爪５５によりシート反転装置２８側に搬送し、そこで反転させて再び転写位置へ導き、今度は裏面に画像を形成した後に、排出ローラ５６によって排紙トレイ５７上に排出する。

図３に示した第１センサ６Ａは、中間転写ベルト１０の表面に全周に亘って設けたスケールシール５を読み取り可能なベルト幅方向の端部に配設されている。第１センサ６Ａがスケールシール５の目盛５ａを読み取る（検知する）ことにより生成した情報に基づいて、図６に示すモータ制御装置７０が中間転写ベルト１０の実際の速度を算出する。算出した速度に応じて、モータ制御装置７０がベルト駆動モータ７を制御することにより、中間転写ベルト１０の速度を目標速度（基本速度）に補正する。

次に、中間転写ベルト１０の駆動系およびその中間転写ベルト１０のベルト速度検出系について説明する。

図１に示したように、ベルト駆動モータ７の回転力は、中間転写ベルト１０を回動可能に張架すると共にそのベルトを駆動する駆動ローラ９に伝達される。中間転写ベルト１０は、例えば弗素系樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリイミド樹脂等で形成するベルトであり、そのベルトの全層や、その一部を弾性部材で形成するようにした弾性ベルトを使用したりする。

ベルト駆動モータ７は、駆動ローラ９を回転させることにより中間転写ベルト１０を矢示Ｃ方向に回動させるが、その間の回転力の伝達は直接であってもよいし、間にギヤを介したものであってもよい。

中間転写ベルト１０の表面には、前述したようにスケールシール５を全周に亘って形成しているが（図示の都合上継目１１付近の一部のみ図示）、そのスケールシール５のベルト幅方向の位置は感光体４０の端部に対応する位置にし、それを非画像形成領域に位置させている。

次に、モータ制御装置７０が行うベルト速度のフィードバック基本制御について、図６を参照して説明する。

モータ制御装置７０は、図６に示す処理ルーチンを実施することにより、ベルト速度のフィードバック基本制御を行う。図６の処理ルーチンがスタートすると、まずステップＳ１において、図３に示した第１センサ６Ａから入力した出力電圧値に基づいて目盛検知ピッチＰｒを演算する。この演算は、前述したＨｉｇｈ電圧（図５）の立ち上がり部或いはＬｏｗ電圧の立ち下がり部の発生間隔を測定することによって行う。

次にステップＳ２で、上記演算により求めた目盛検知ピッチＰｒがピッチ基準値Ｐｂ（この例では図５のＴ）と同じであるか否かを判断する。Ｐｒ＝Ｐｂであれば（ＹＥＳの判断）、ベルト速度変動は生じていないので、図示しないメインルーチンにリターンする。Ｐｒ＝Ｐｂでない場合には、ベルト速度変動が生じているので、ベルト速度を設計基準速度（目標速度）に戻すべく、「Ｐｒ−Ｐｂ」の解に応じた比率でベルト駆動モータ７の回転速度を増減する(ステップＳ３)。

このように、このカラー複写機では、目盛検知ピッチＰｒとピッチ基準値Ｐｂとの比較結果をベルト駆動モータ７の駆動制御にフィードバックさせることにより、ベルト速度の変動を抑えるようにしている。

なお、「Ｐｒ−Ｐｂ」の解がプラスの値になったときには、その値に応じた比率でベルト駆動モータ７の回転速度を速めることで、ベルト速度を設計基準速度に戻す。逆に、「Ｐｒ−Ｐｂ」の解がマイナスの値になったときには、その値に応じた比率でベルト駆動モータ７の回転速度を遅くすることで、ベルト速度を設計基準速度に戻す。

この中間転写ベルト１０の駆動を制御するフィードバック制御により、中間転写ベルト１０の速度変動を抑えて、それに起因するカラー画像形成時における各色のトナー像の重ね合わせズレを抑えることができる。

上記説明はフィードバック制御の基本説明であり、制御方法はこの限りではない。

上記のような制御動作において、スケールシール５の端部１１ａ及び１１ｂ間にある継目１１での目盛ピッチの異常箇所は、モータ制御装置７０に誤ったフィードバック制御を実行させる原因となる。即ち、目盛ピッチの異常箇所がセンサにより検出されると、モータ制御装置７０が、ベルト速度が低下したと誤認して、ベルト速度を目標速度よりも速めるように制御してしまう。ベルト駆動モータ７を起動してから目標速度（等速）まで上昇させる期間中に、このようにフィードバック制御信号が急激に変動すると、ベルト駆動モータ７の脱調や停止等の異常動作が引き起こされる。

そこで、この実施例によるカラー複写機では、ベルト駆動モータ７を起動してからベルト速度（中間転写ベルト１０の速度）が目標速度（正常速度）に到達するまでは、スケールシール５の目盛５ａを読み取る第１センサ６Ａの出力信号は使わずに、駆動ローラ９に取り付けたエンコーダ内の回転ディスク８１上のスケールシール８の目盛８ａを読み取る第２センサ６Ｂの出力信号を使用する。つまり、第２センサ６Ｂの出力信号に基づいてモータ制御装置７０がフィードバック制御を行うことにより、ベルト駆動モータ７の異常動作を防止する。

以下に、２つのセンサを切り換えて実行するベルト速度のフィードバック制御について、図７を参照して具体的に説明する。

図７は、このカラー複写機のベルト駆動装置の制御系の詳細例を示すブロックである。

モータ制御装置７０は、各種判断および処理機能を有する中央処理装置（ＣＰＵ）と、各処理プログラムおよび固定データを格納したＲＯＭと、処理データを格納するデータメモリであるＲＡＭ（不揮発生ＲＡＭを含む）と、入出力回路(Ｉ／Ｏ）とからなるマイクロコンピュータを用いたコントローラを備えており、本発明の各種機能（センサ切換手段、規定時間設定手段、切換禁止手段の各機能）を実現することができる。モータ制御装置７０には、前述したベルト速度のフィードバック制御を可能にするため、第１センサ６Ａ、第２センサ６Ｂ、及びベルト駆動モータ７が接続されている。

モータ制御装置７０は、カラー複写機本体の動作（本体動作）を制御する本体制御装置１００との間で、その本体動作に関する情報とベルト駆動装置の動作（ベルト動作）に関する情報をやりとりする。本体制御装置１００は、スキャナ３（図２）の読取りセンサ３６の読取データに基づく光書き込み動作の制御や、現像及び重ね合わせ中間転写等により４色トナー像を形成する動作の制御が可能になるように、読取りセンサ３６、露光装置２１、及び画像形成ユニット１８等に接続されている。また、その他各種駆動系及び各種検出装置にも接続されている。

図７において、１１０はベルト駆動モータ７の駆動力を伝達するための駆動伝達部であり、駆動ローラ９等からなる。８０はエンコーダであり、前述したように回転ディスク８１と第２センサ６Ｂとを備えている。

モータ制御装置７０は、コントローラ７１、第１センサ６Ａの出力信号と第２センサ６Ｂの出力信号とを切り換える入力切換器７２、中間転写ベルト１０の基本速度Ｖ０に対応する信号と入力切換器７２からの信号とを比較する比較器７３を備えている。

図８は、本発明によるベルト駆動方法の一例を示すフローチャートである。以下に、図８を参照して、図７に示すベルト駆動装置の制御系を用いたベルト駆動制御について説明する。

図７に示すモータ制御装置７０では、本体制御装置１００からスタート信号を受け取ると、入力切換器７２がフィードバック信号をＦＢループの信号、つまり第２センサ６Ｂの出力信号を選択する（ステップＳ１）。コントローラ７１は、ベルト駆動モータ７を起動し（ステップＳ２）、エンコーダ８０の回転ディスク８１のスケールシール８の目盛８ａを読み取る第２センサ６Ｂの出力信号に基づいて、ベルト駆動モータ７のフィードバック制御を行う（ステップＳ３）。

このとき、制御目標である基本速度Ｖ０は、例えば時間と共に徐々に上昇していくように設定されてよい。比較器７３は、第２センサ６Ｂの出力信号と基本速度Ｖ０に対応する信号とを比較し、基本速度Ｖ０に比べ第２センサ６Ｂの出力信号が示す現在速度が早いか遅いかを示すデータをコントローラ７１に供給する。コントローラ７１は、そのデータに応じてベルト駆動モータ７に与える駆動電流を調整することにより、ベルト速度が基本速度に一致するように速度を調整する。

ベルト駆動モータ７が起動してからベルト速度が目標速度に到達するのに要する予め設定された規定時間（センサ切換規定時間）が経過すると（ステップＳ４でＹＥＳ）、入力切換器７２は、コントローラ７１からの指示によってフィードバック信号を速度制御ループの信号、つまり第１センサ６Ａの出力信号に切り換える（ステップＳ５）。なおこの際、ステップＳ４では、基本速度Ｖ０の値及び比較器７３の出力等に基づいてベルト速度が目標速度（定常状態での中間転写ベルト１０の速度）に到達したか否かをコントローラ７１が判断して、これに応答して、ステップＳ５で入力切換器７２がフィードバック信号を第１センサ６Ａの出力信号に切り換えるように構成してもよい。コントローラ７１は、中間転写ベルト１０のスケールシール５の目盛５ａを読み取る第１センサ６Ａの出力信号に基づいて、中間転写ベルト１０を目標速度Ｖ０で等速移動させるフィードバック制御を行う（ステップＳ６）。

このとき、制御目標である基本速度Ｖ０は、定常状態での中間転写ベルト１０の速度（目標速度）に設定されてよい。比較器７３は、第１センサ６Ａの出力信号と目標速度Ｖ０に対応する信号とを比較し、目標速度Ｖ０に比べ第１センサ６Ａの出力信号が早いか遅いかを示すデータをコントローラ７１に供給する。コントローラ７１は、そのデータに応じてベルト駆動モータ７に与える駆動電流を調整することにより、ベルト速度が目標速度Ｖ０に一致して等速となるように速度制御する。

上記の等速制御において、第１センサ６Ａの出力信号からスケールシール５の継目を検出した場合、その検出中は、上述した比較器７３による比較結果に基づくベルト駆動モータ７に与える電流の調整を禁止するように構成してよい。或いは、第１センサ６Ａの出力信号を使用せずに予め図示しないメモリ（例えば不揮発生ＲＡＭ）に記憶されたダミー信号を用いることにより、継目を検出する前の速度に保持するように構成してよい。また或いは、本出願人が先に提出した特願２００３−１４０３７６号等に記載された技術を用いてベルト駆動モータ７を制御するようにしてもよい。

なお、ベルト駆動モータ７が駆動する負荷には、駆動伝達部１１０および中間転写ベルト１０に加え、中間転写ベルト１０と接触する２次転写ローラ２３がある。この２次転写ローラ２３は図示しない２次転写モータにより駆動される場合がある。この場合、中間転写ベルト１０と２次転写ローラ２３の駆動源が違うために、中間転写ベルト１０の表面に２次転写ローラ２３による擦れが発生する可能性がある。この問題を防止するためには、２次転写ローラ２３の立ち上がりに合わせて（モータの負荷側の条件に合わせて）ベルト駆動モータ７を制御するとよい。この場合、２次転写ローラ２３の立ち上がりに要する時間（立上時間）がセンサ切換規定時間となり、モータ制御装置７０が、本体制御装置１００からの指示により、上記立上時間をセンサ切換規定時間として予め設定しておけば、中間転写ベルト１０の表面の擦れによる傷を回避することができる。

また上記説明において、モータ制御装置７０は、ベルト駆動モータ７を起動してからセンサ切換規定時間を経過するまでは第２センサ６Ｂの出力信号を、センサ切換規定時間を経過した後は第１センサ６Ａの出力信号を、ベルト駆動モータ７のフィードバック制御に使用している。しかし例えば第１センサ６Ａの出力信号が入力されていなかったり、その出力信号が異常な波形であったりする場合には、第１センサ６Ａの出力信号への切り換えを禁止し、第２センサ６Ｂの出力信号に基づいたベルト駆動モータ７のフィードバック制御を継続するとよい。

但し、ベルト駆動モータ７を起動して立ち上がった（ベルト速度が目標速度に達した）後もまだ第２センサ６Ｂの出力信号を使用してベルト駆動モータ７のフィードバック制御を継続するような場合、少なくとも感光体４０に画像を書き込む（形成する）動作が開始される前に、第１センサ６Ａの出力信号に切り換える必要がある。何故なら、感光体４０への画像書き込み中に第１センサ６Ａの出力信号への切り換えが行われると、中間転写ベルト１０のわずかな速度変動が感光体４０の微妙な速度変動を発生させ、各感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの画像書き込み位置が微妙に擦れ、色ずれとなってしまうためである。

図９は、このカラー複写機のベルト駆動装置の制御系の他の詳細例を示すブロックであり、図７と同じ部分には同一符号を付している。なお、図９では、エンコーダ８０内の回転ディスク８１とセンサ６Ｂの図示を省略している。

この例では、ベルト駆動モータ７の回転軸にエンコーダ８０を取り付け、そのエンコーダ８０内の回転ディスク８１のスケールシール８の目盛８ａを読み取る第２センサ６Ｂの出力信号に基づいて、ベルト駆動モータ７の立ち上げ時のフィードバック制御を行う。

なお、第２センサ６Ｂが読み取る中間転写ベルト１０の駆動に連動する被検知物を、図７の例ではベルト駆動モータ７を回動させる駆動ローラ９の回転軸に取り付けられたエンコーダ８０内の回転ディスク８１の目盛、図９の例ではベルト駆動モータ７の回転軸に取り付けられたエンコーダ８０内の回転ディスク８１の目盛としたが、それらに限るものではない。例えば、中間転写ベルト１０の回動により従動回転する従動ローラ１５又は１６の回転軸にエンコーダ８０を取り付け、そのエンコーダ８０内の回転ディスク８１のスケールシール８の目盛８ａを読み取る第２センサ６Ｂの出力信号に基づいてベルト駆動モータ７の立ち上げを行うようにしてもよい。

また、ベルト駆動モータ７として、エンコーダ８０の機能を持ったものを使用することもできる。

さらに、この実施例では、中間転写ベルト１０の速度制御を行っているが、中間転写ベルト１０の位置制御を行うようにしてもよい。

さらにまた、図７又は図９によって説明したコントローラ７１，入力切換器７２，比較器７３の機能を、コントローラ７１内のＣＰＵ（コンピュータ）がＲＯＭ内のこの発明によるプログラムを実行することによって実現することも可能である。それによって、そのプログラムが、コントローラ７１内のＣＰＵに、センサ切換手段，規定時間設定手段，切換禁止手段の機能を実現させることができる。

この発明によるプログラムは、はじめからＲＯＭに格納しておいてもよいが、記録媒体であるＣＤ−ＲＯＭあるいはフレキシブルディスク，ＳＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭ，メモリカード等の不揮発性記録媒体（メモリ）に記録して提供することもできる。そのメモリに記録されたプログラムをＣＰＵに実行させるか、ＣＰＵにそのメモリからこのプログラムを読み出して実行させることにより、上述した各処理手順を実行させることができる。

また、ネットワークに接続され、プログラムを記録した記録媒体を備える外部機器あるいはプログラムを記憶手段に記憶した外部機器からダウンロードして実行させることも可能である。

以上、本発明を、中間転写ベルトの駆動制御を行うベルト駆動装置を備えたカラー複写機に適用した実施例について説明したが、本発明はこの実施例に限られるものではない。本発明は、画像形成用の他のベルト（感光体ベルト，転写ベルト，転写搬送ベルト，又は画像記録媒体搬送用ベルト）の駆動制御を行うベルト駆動制御装置、及びそのようなベルト駆動制御装置を備えたカラー複写機やカラープリンタ等の画像形成装置にも適用可能である。

すなわち、中間転写ベルト上に各色の感光対が並べられて配設されるタンデム式のカラー複写機におけるベルト駆動装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明が適用可能な画像形成装置及びベルト駆動装置はこの構成に限られるものではない。複数のローラに張架された無端状ベルトをそのローラのうちの少なくとも１以上のローラによって回転駆動するベルト駆動装置を有する画像形成装置であれば、そのベルトの種類に関わらず、ベルト駆動装置に本発明を適用することが可能である。

本発明は、ベルトを安定して駆動することが必要なベルト駆動装置に適用することができる。また、ベルトの安定駆動が必要なベルト駆動装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、融合器等の画像形成装置に適用することができる。

この発明の一実施例である画像形成装置のベルト駆動装置を示す概略図である。 同じくその画像形成装置の一例を示す全体構成図である。 図１のベルト駆動装置の中間転写ベルト上に設けた目盛とそれを検知する第１センサを示す平面図である。 図１の駆動ローラ９に取り付けられたエンコーダに備えている回転ディスクの構成例を示す平面図である。 図３の第１センサがスケールの目盛を検知して出力する２値のセンサ出力信号を示す図である。 モータ制御装置が行うベルト速度のフィードバック基本制御のルーチンを示すフロー図である。 図２に示した画像形成装置のベルト駆動装置の制御系の詳細例を示すブロックである。 本発明によるベルト駆動方法の一例を示すフローチャートである。 同じくベルト駆動装置の制御系の他の詳細例を示すブロックである。 従来の直接転写方式の画像形成装置の一例を画像形成部のみ示す構成図である。 従来の間接転写方式の画像形成装置の一例を画像形成部のみ示す構成図である。 スケールシールの継目箇所とその付近をセンサが検知した場合の検知パルスを示す波形図である。 同じくそのセンサがスケールシールの継目箇所以外の部分を検知した場合の検知パルスを示す波形図である。

符号の説明

５，８：スケールシール
５ａ，８ａ：目盛
６Ａ：第１センサ
６Ｂ：第２センサ
７：ベルト駆動モータ
８ｂ：挿入穴
９：駆動ローラ
１０：中間転写ベルト
１１：継目
１５，１６：従動ローラ
７０：モータ制御装置
７１：コントローラ
７２：入力切換器
７３：比較器
８０：エンコーダ
８１：回転ディスク
１００：本体制御装置
１１０：駆動伝達部

Claims (9)

1. 感光体に形成された画像が１次転写ローラの位置で転写される中間転写ベルトを駆動する駆動モータをフィードバック信号に基づいてフィードバック制御して前記中間転写ベルトを駆動するベルト駆動装置において、
   前記中間転写ベルト上の画像をシートに転写するための前記中間転写ベルトと接触する２次転写ローラと、
   前記２次転写ローラを駆動する２次転写モータと、
   前記中間転写ベルトの周方向に沿って形成されたスケールの目盛を検知する第１センサと、
   該目盛以外の前記中間転写ベルトの駆動に連動する被検知物を検知する第２センサと、
   前記駆動モータを起動してから規定時間が経過するまでの間は前記第２センサの出力信号を前記フィードバック信号として選択して前記フィードバック制御を実行し、該規定時間が経過した後は前記第１センサの出力信号を前記フィードバック信号として選択して前記フィードバック制御を実行するように、前記第１センサの出力信号と前記第２センサの出力信号とを切り換えるセンサ切換手段とを設け、
   前記規定時間は前記駆動モータを起動してから前記２次転写ローラの立ち上がりに要する時間である
   ことを特徴とするベルト駆動装置。
2. 請求項１記載のベルト駆動装置において、
   前記被検知物は、前記駆動モータの回転軸に取り付けられたエンコーダ内のディスクに形成された目盛であることを特徴とするベルト駆動装置。
3. 請求項１記載のベルト駆動装置において、
   前記被検知物は、前記中間転写ベルトを回動させる駆動ローラの回転軸に取り付けられたエンコーダ内のディスクに形成された目盛であることを特徴とするベルト駆動装置。
4. 請求項１記載のベルト駆動装置において、
   前記被検知物は、前記中間転写ベルトの回動により従動回転する従動ローラの回転軸に取り付けられたエンコーダ内のディスクに形成された目盛であることを特徴とするベルト駆動装置。
5. 請求項１記載のベルト駆動装置において、
   センサ切換手段は、前記駆動モータを起動してからの経過時間が前記規定時間を経過した後でも、前記第１センサの出力信号が異常であった場合には、前記第２センサの出力信号を前記フィードバック信号として選択することを特徴とするベルト駆動装置。
6. 感光体に形成された画像が１次転写ローラの位置で転写される中間転写ベルトを駆動する駆動モータと、
   前記中間転写ベルト上の画像をシートに転写するための前記中間転写ベルトと接触する２次転写ローラと、
   前記２次転写ローラを駆動する２次転写モータと、
   該駆動モータをフィードバック信号に基づいてフィードバック制御するコントローラと、
   前記中間転写ベルトの周方向に沿って形成されたスケールの目盛を検知する第１センサと、
   該目盛以外の前記中間転写ベルトの駆動に連動する被検知物を検知する第２センサと、
   前記駆動モータを起動してから規定時間が経過するまでの間は前記第２センサの出力信号を前記フィードバック信号として選択して前記フィードバック制御を実行させ、該規定時間が経過した後は前記第１センサの出力信号を前記フィードバック信号として選択して前記フィードバック制御を実行させるように、前記第１センサの出力信号と前記第２センサの出力信号とを切り換えるセンサ切換手段
   を含み、
   前記規定時間は前記駆動モータを起動してから前記２次転写ローラの立ち上がりに要する時間である
   ことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６記載の画像形成装置において、
   前記規定時間は、前記駆動モータの起動時点から画像形成を開始するまでの時間以内であることを特徴とする画像形成装置。
8. 感光体に形成された画像が１次転写ローラの位置で転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルト上の画像をシートに転写するための前記中間転写ベルトと接触する２次転写ローラと、前記２次転写ローラを駆動する２次転写モータとを含む画像形成装置で、前記中間転写ベルトを駆動する駆動モータをフィードバック制御して前記中間転写ベルトを駆動するベルト駆動方法において、
   前記駆動モータを起動してから規定時間が経過した後は前記中間転写ベルトの周方向に沿って形成されたスケールの目盛を検知する第１センサの出力信号に基づいて前記フィードバック制御を実行し、
   前記駆動モータを起動してから該規定時間が経過するまでの間は該目盛以外の前記中間転写ベルトの駆動に連動する被検知物を検知する第２センサの出力信号に基づいて前記フィードバック制御を実行する
   各段階を含み、
   前記規定時間は前記駆動モータを起動してから前記２次転写ローラの立ち上がりに要する時間である
   ことを特徴とするベルト駆動方法。
9. 感光体に形成された画像が１次転写ローラの位置で転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルト上の画像をシートに転写するための前記中間転写ベルトと接触する２次転写ローラと、前記２次転写ローラを駆動する２次転写モータとを含む画像形成装置で、前記中間転写ベルトを駆動する駆動モータをフィードバック制御して前記中間転写ベルトを駆動するベルト駆動装置を制御するコンピュータに、
   前記駆動モータを起動してから規定時間が経過した後は前記中間転写ベルトの周方向に沿って形成されたスケールの目盛を検知する第１センサの出力信号に基づいて前記フィードバック制御を実行させ、前記駆動モータを起動してから該規定時間が経過するまでの間は該目盛以外の前記中間転写ベルトの駆動に連動する被検知物を検知する第２センサの出力信号に基づいて前記フィードバック制御を実行させ、
   前記規定時間は前記駆動モータを起動してから前記２次転写ローラの立ち上がりに要する時間である
   ことを特徴とするプログラム。

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